通信網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)-第3章廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)上課件

通信網(wǎng)基礎(chǔ)第3章廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)鏈路控制與協(xié)議數(shù)據(jù)子網(wǎng)提供的服務(wù)路由選擇擁塞控制X.25分組交換網(wǎng)幀中繼網(wǎng)2023/6/62數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信模擬通信與數(shù)字通信模擬通信用模擬信號(hào)傳遞信號(hào)的方式數(shù)字通信用數(shù)字信號(hào)傳遞信號(hào)的方式數(shù)字通信與數(shù)據(jù)通信數(shù)字通信信源發(fā)出的是模擬信號(hào)數(shù)據(jù)通信信源發(fā)出的是數(shù)字信號(hào)2023/6/63DTE與DCEDTE(DataTerminalEquipment)是數(shù)據(jù)終端設(shè)備，是具有一定的數(shù)據(jù)處理能力和發(fā)送、接收數(shù)據(jù)能力的設(shè)備。DCE(DataCircuit-terminatingEquipment)是數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備，它在DTE和傳輸線路之間提供信號(hào)變換和編碼的功能，并且負(fù)責(zé)建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。2023/6/64DTE通過(guò)DCE

與通信傳輸線路相連DTEDCEDCE串行比特傳輸信號(hào)線與控制線用戶環(huán)境通信環(huán)境用戶設(shè)施通信設(shè)施DTE信號(hào)線與控制線用戶設(shè)施用戶環(huán)境2023/6/65兩個(gè)DTE通過(guò)DCE

進(jìn)行通信的例子EIA-232/V.24

接口調(diào)制解調(diào)器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-BEIA-232/V.24

接口調(diào)制解調(diào)器網(wǎng)絡(luò)2023/6/66信道模擬信道允許通過(guò)取值連續(xù)的模擬信號(hào)。數(shù)字信道只允許通過(guò)取值離散的數(shù)字信號(hào)。有線信道以有形的線路為傳輸媒質(zhì)的信道。無(wú)線信道以自由空間為傳輸媒質(zhì)的信道。2023/6/67信道技術(shù)指標(biāo)帶寬(bandwidth)本來(lái)是指信號(hào)具有的頻帶寬度，即信道能傳送的信號(hào)的頻率范圍，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）?，F(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語(yǔ)，單位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。更常用的帶寬單位是千比每秒，即kb/s（103

b/s）兆比每秒，即Mb/s（106

b/s）吉比每秒，即Gb/s（109

b/s）太比每秒，即Tb/s（1012

b/s）2023/6/68帶寬帶寬就像管道的寬度2023/6/69帶寬帶寬就像高速公路上車(chē)道的數(shù)目2023/6/610

在通信線路上傳輸模擬信號(hào)時(shí)，將通信線路允許通過(guò)的信號(hào)頻帶范圍稱為線路的帶寬（或通頻帶）。

在通信線路上傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，帶寬等同于數(shù)字信道所能傳輸?shù)摹白畲髷?shù)據(jù)率”。2023/6/611模擬信道的頻帶寬度帶寬：帶寬是某個(gè)信號(hào)具有的頻帶寬度，可以看成是硬件所能發(fā)出的最快的連續(xù)振蕩，也就是硬件改變信號(hào)的最大速率，帶寬用赫茲Hz衡量。

帶寬=高頻-低頻例:電話線設(shè)計(jì)的信號(hào)傳輸?shù)念l率范圍是300Hz–4000Hz,則其帶寬是4000Hz-300Hz=3700Hz2023/6/612數(shù)字信號(hào)隨時(shí)間的變化

數(shù)字信道傳輸數(shù)字信號(hào)的速率稱為數(shù)據(jù)率或比特率，帶寬的單位是比特每秒（bps即bit/s），即通信線路每秒所傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。2023/6/613數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而變窄。每秒

106

個(gè)比特時(shí)間1

01

0

111s帶寬為1Mb/s時(shí)間每秒

4

106

個(gè)比特0.25s帶寬為4Mb/s2023/6/614信道技術(shù)指標(biāo)信道容量信道上能夠傳送信息的最大速率。模擬信道香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無(wú)差錯(cuò)的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率CC=Wlog2(1+S/N)b/s

W為信道的帶寬（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。2023/6/615信道技術(shù)指標(biāo)信道容量數(shù)字信道奈奎斯特準(zhǔn)則：帶寬為B的信道，所能傳送的信號(hào)最高碼元速率為2B波特。數(shù)據(jù)傳輸速率波特率每秒傳送的碼元數(shù)。吞吐量單位時(shí)間內(nèi)信道上成功傳輸?shù)男畔⒘?。信道利用率吞吐?最大數(shù)據(jù)傳輸速率2023/6/616信道技術(shù)指標(biāo)時(shí)延抖動(dòng)時(shí)延之間的差值差錯(cuò)率比特差錯(cuò)率碼元差錯(cuò)率分組差錯(cuò)率2023/6/617時(shí)延一個(gè)報(bào)文或分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或一條鏈路）的一端傳輸?shù)搅硪欢怂璧臅r(shí)間稱為時(shí)延。2023/6/618時(shí)延(delay或latency)發(fā)送時(shí)延（傳輸時(shí)延）發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。即從數(shù)據(jù)塊的第一個(gè)比特開(kāi)始發(fā)送算起，到最后一個(gè)比特發(fā)完所需時(shí)間。信道帶寬數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率。常稱為數(shù)據(jù)在信道上的傳輸速率。發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）信道帶寬（比特/秒）2023/6/619時(shí)延(delay或latency)傳播時(shí)延電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。電磁波在自由空間的傳播速率是光速，在光纖中的傳播速率約為2.0×105km/s,如1000km長(zhǎng)的光纖產(chǎn)生的傳播時(shí)延約為5ms。比特從鏈路的起點(diǎn)到鏈路終點(diǎn)所需要的時(shí)間。信號(hào)傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號(hào)在信道上的傳播速率是完全不同的概念。傳播時(shí)延=信道長(zhǎng)度（米）信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）2023/6/620時(shí)延(delay或latency)處理時(shí)延交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延是處理時(shí)延中的重要組成部分。處理時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量。有時(shí)可用排隊(duì)時(shí)延作為處理時(shí)延。2023/6/621時(shí)延(delay或latency)數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延和處理時(shí)延之和：總時(shí)延=發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延2023/6/622三種時(shí)延所產(chǎn)生的地方1011001…發(fā)送器隊(duì)列在鏈路上產(chǎn)生傳播時(shí)延結(jié)點(diǎn)

B結(jié)點(diǎn)

A在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時(shí)延(即傳輸時(shí)延)在隊(duì)列中產(chǎn)生處理時(shí)延數(shù)據(jù)從結(jié)點(diǎn)A向結(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路2023/6/623容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念對(duì)于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延。2023/6/624信道技術(shù)指標(biāo)有一條帶寬是3000HZ的信道，最大傳輸速率可達(dá)30kbit/s，實(shí)際使用的數(shù)據(jù)傳輸速率為28.8kbit/s,傳輸信號(hào)的波特率為2400baud，它的吞吐量為14kbit/s，所以信道利用率約等于50％，時(shí)延約為100ms，由于環(huán)境穩(wěn)定，所以抖動(dòng)很小，可以忽略不計(jì)。2023/6/625通信方向單向通信（單工通信）——只能有一個(gè)方向的通信而沒(méi)有反方向的交互。雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。雙向同時(shí)通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。2023/6/626串行傳輸與并行傳輸2023/6/627基帶傳輸與頻帶傳輸基帶傳輸直接傳輸未經(jīng)載波調(diào)制的數(shù)字基帶信號(hào)。頻帶傳輸利用給定線路中的頻帶進(jìn)行傳輸。2023/6/628同步傳輸與異步傳輸＃異步傳輸：基于字符同步

特點(diǎn)：字符內(nèi)部的各個(gè)比特采用固定的時(shí)間模式，每個(gè)字符獨(dú)立傳輸，字符之間間隔任意，用獨(dú)特的起始位和終止位來(lái)限定每個(gè)字符。傳輸效率較低。

起終始止位

11101010位

線路空閑

線路空閑起始位一個(gè)字符下一字符2023/6/629同步傳輸與異步傳輸同步傳輸：基于數(shù)據(jù)塊同步以多個(gè)字符或者多個(gè)比特組合成的數(shù)據(jù)塊（幀）為單位進(jìn)行傳輸，利用獨(dú)特的同步模式來(lái)限定數(shù)據(jù)塊，達(dá)到同步接收的目的發(fā)送：同步符號(hào)（起始字符）＋數(shù)據(jù)塊＋同步符號(hào)（結(jié)束字符）接收：遇到同步符號(hào)，開(kāi)始接收數(shù)據(jù)，直到結(jié)束符號(hào)為止。同步符號(hào)：標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始和結(jié)束可能問(wèn)題：假同步現(xiàn)象—數(shù)據(jù)塊中含有與同步符號(hào)相同的內(nèi)容解決方法：增加匹配同步符號(hào)的難度SYN,SYN,G,H,…,B,A,SYN,D,E,SYN,SYN

傳輸方向2023/6/630信道復(fù)用方式頻分復(fù)用所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源。時(shí)分復(fù)用所有用戶在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。碼分復(fù)用不同的用戶用不同的地址碼區(qū)分。波分復(fù)用在一根光纖上同時(shí)傳送多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)。2023/6/631頻分復(fù)用頻率時(shí)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率52023/6/632時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀2023/6/633時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間CDCDCDAAAABBBBCD在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀2023/6/634時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BDBDBDAAAABCCCCD在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀2023/6/635時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BCBCBCAAAABCDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀2023/6/636時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成

線路資源的浪費(fèi)ABCDaabbcdbcattttt4個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶2023/6/637統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

STDM用戶ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用2023/6/638

1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分復(fù)用WDM波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。82.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km2023/6/639碼分復(fù)用CDM常用的名詞是碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。各用戶使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類(lèi)似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。每一個(gè)比特時(shí)間劃分為m個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)。

2023/6/640數(shù)據(jù)交換方式電路交換電路交換必定是面向連接的。電路交換的三個(gè)階段：建立連接通信釋放連接報(bào)文交換基本的報(bào)文交換動(dòng)作是存儲(chǔ)報(bào)文、分析報(bào)文中的收?qǐng)?bào)人地址和報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。有多個(gè)報(bào)文送往同一地點(diǎn)時(shí)，要排隊(duì)按順序發(fā)送。報(bào)文傳送中有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)措施。分組交換把報(bào)文分解成統(tǒng)一長(zhǎng)度的分組，進(jìn)行交換和傳輸。2023/6/641報(bào)文分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長(zhǎng)不便于傳輸2023/6/642數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文分組交換的原理（二）每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”2023/6/643分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

32023/6/644三種交換的比較P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報(bào)文報(bào)文報(bào)文ABCDABCDABCD報(bào)文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報(bào)文P2P1連接釋放2023/6/645三種交換方式的比較電路交換報(bào)文交換分組交換連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸報(bào)文傳輸分組傳輸實(shí)時(shí)通信非實(shí)時(shí)通信接近實(shí)時(shí)通信不存儲(chǔ)信息存儲(chǔ)報(bào)文以備重發(fā)分組存儲(chǔ)到傳送完畢有呼叫建立延遲

可忽略傳輸延遲有報(bào)文傳輸延遲

傳輸延遲較大有分組傳輸延遲

傳輸延遲較小無(wú)碼速和碼型轉(zhuǎn)換可進(jìn)行碼速和碼型轉(zhuǎn)換可進(jìn)行碼速和碼型轉(zhuǎn)換過(guò)載時(shí)阻塞呼叫過(guò)載時(shí)增加報(bào)文延遲過(guò)載時(shí)增加分組延遲2023/6/646第3章廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)鏈路控制與協(xié)議數(shù)據(jù)子網(wǎng)提供的服務(wù)路由選擇擁塞控制X.25分組交換網(wǎng)幀中繼網(wǎng)2023/6/647數(shù)據(jù)鏈路控制與協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路的基本功能數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議2023/6/648數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念鏈路(link)是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段。數(shù)據(jù)鏈路(datalink)

除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來(lái)控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。現(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來(lái)實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。

2023/6/649

數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念物理層:----物理鏈路----比特流傳輸----有差錯(cuò)的物理鏈路數(shù)據(jù)鏈路層:----數(shù)據(jù)鏈路----幀傳輸----無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路物理鏈路：無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段數(shù)據(jù)鏈路：物理鏈路＋通信協(xié)議2023/6/650數(shù)據(jù)鏈路層像個(gè)數(shù)字管道早期的數(shù)據(jù)通信協(xié)議曾叫作通信規(guī)程(procedure)。因此在數(shù)據(jù)鏈路層，規(guī)程和協(xié)議是同義語(yǔ)。結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)幀幀2023/6/651數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)

H1主機(jī)

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)

H1

向

H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2從層次上來(lái)看數(shù)據(jù)的流動(dòng)2023/6/652數(shù)據(jù)鏈路層的簡(jiǎn)單模型局域網(wǎng)廣域網(wǎng)主機(jī)

H1主機(jī)

H2路由器

R1路由器

R2路由器

R3電話網(wǎng)局域網(wǎng)主機(jī)

H1

向

H2

發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層物理層R1R2R3H1H2僅從數(shù)據(jù)鏈路層觀察幀的流動(dòng)2023/6/653數(shù)據(jù)鏈路層要完成的功能向網(wǎng)絡(luò)層提供一個(gè)定義良好的服務(wù)接口；處理傳輸錯(cuò)誤；調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)流，確保慢速的接收方不會(huì)被快速的發(fā)送方淹沒(méi)。2023/6/654數(shù)據(jù)鏈路的基本功能為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)成幀差錯(cuò)控制流量控制2023/6/655為網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)無(wú)確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)源向目的主機(jī)發(fā)送獨(dú)立的幀，目的主機(jī)不對(duì)這些幀進(jìn)行確認(rèn)。這種服務(wù)事先并不建立邏輯連接，事后也不釋放邏輯連接。適用于實(shí)時(shí)通信。絕大多數(shù)的LAN在數(shù)據(jù)鏈路層上都使用無(wú)確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)。有確認(rèn)的無(wú)連接服務(wù)沒(méi)有使用邏輯連接，但所發(fā)送的每一幀都需要單獨(dú)確認(rèn)。如果有一幀在指定的時(shí)間間隔內(nèi)未到達(dá)，則重發(fā)該幀。適用于不可靠的信道。有確認(rèn)的面向連接服務(wù)是數(shù)據(jù)鏈路層能夠提供的最復(fù)雜的服務(wù)。源和目的主機(jī)在傳輸數(shù)據(jù)之前首先建立一個(gè)連接。該連接上發(fā)送的每一幀都被編號(hào)，數(shù)據(jù)鏈路層保證每一幀都會(huì)真正被接收到。2023/6/656成幀對(duì)于數(shù)據(jù)鏈路層，一般的做法是將位流分解成離散的幀，并計(jì)算每一幀的校驗(yàn)和。當(dāng)一幀到達(dá)目標(biāo)機(jī)器的時(shí)候，重新計(jì)算校驗(yàn)和。在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用比特填充的分界標(biāo)志法。比特填充的分界標(biāo)志法的做法是：每一幀的開(kāi)始和結(jié)束都有一個(gè)特殊的位模式，即01111110作為幀的分界符。當(dāng)發(fā)送方的數(shù)據(jù)鏈路層碰到數(shù)據(jù)中5個(gè)連續(xù)的位“1”的時(shí)候，它自動(dòng)在輸出位流中填充一個(gè)位“0”。2023/6/657如何實(shí)現(xiàn)透明傳輸？數(shù)據(jù)中某一段比特組合恰好出現(xiàn)和F字段一樣的情況01001111110001010會(huì)被誤認(rèn)為是F字段發(fā)送端在5個(gè)連1之后填入0比特再發(fā)送出去填入0比特010011111010001010在接收端將5個(gè)連1之后的0比特刪除，恢復(fù)原樣在此位置刪除填入的0比特010011111010001010零比特填充解決辦法：零比特填充法2023/6/658零比特插入/刪除工作過(guò)程：2023/6/659完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)鏈路層主機(jī)

A緩存主機(jī)

B數(shù)據(jù)鏈路AP2AP1緩存發(fā)送方接收方幀高層幀2023/6/660差錯(cuò)控制確?？煽窟f交的常用方法是向發(fā)送方提供一些有關(guān)線路另一端狀況的反饋信息。通常情況下，協(xié)議要求接收方送回一些特殊的控制幀，在這些控制幀中，對(duì)于它所接收到的幀進(jìn)行肯定的或者否定的確認(rèn)。引入定時(shí)器解決幀丟失后發(fā)送方無(wú)限制等待的問(wèn)題。2023/6/661差錯(cuò)控制協(xié)議停止－等待ARQ發(fā)送站每次只發(fā)送一幀，以后就處于等待對(duì)方應(yīng)答狀態(tài)。適合于半雙工傳輸。返回N連續(xù)ARQ發(fā)送站在窗口控制的允許范圍內(nèi)連續(xù)發(fā)出一系列幀，如果收到針對(duì)某一幀的一個(gè)NAK信號(hào)，錯(cuò)誤幀及后續(xù)所有已發(fā)的幀均需重發(fā)。選擇重發(fā)ARQ發(fā)送站僅重發(fā)出現(xiàn)錯(cuò)誤的幀，而不涉及后續(xù)的其它幀。2023/6/662連續(xù)ARQ的原理原理發(fā)送端在收到確認(rèn)幀前可連續(xù)發(fā)送若干個(gè)幀。發(fā)送端發(fā)送完一個(gè)幀后都要設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器，若超時(shí)仍未收到確認(rèn)幀，就要重傳該幀及其后續(xù)N個(gè)幀。接收端只按序接收數(shù)據(jù)幀。特點(diǎn)連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)－>提高效率已正確接收的數(shù)據(jù)有時(shí)需重新傳輸－>降低效率2023/6/663連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理DATA0DATA1DATA2DATA3DATA4DATA5重傳DATA2重傳DATA3ACK1ACK2ACK1確認(rèn)DATA0ACK2確認(rèn)DATA1DATA2出錯(cuò)，丟棄DATA3不按序，丟棄，重傳ACK2DATA4不按序，丟棄，重傳ACK2DATA5不按序，丟棄，重傳ACK2ACK3ACK3確認(rèn)DATA2ACK4確認(rèn)DATA3ACK4重傳DATA5重傳DATA4超時(shí)重傳時(shí)間ABtout送交主機(jī)送交主機(jī)…??ACK2ACK2ACK22023/6/664選擇重發(fā)ARQ原理發(fā)送端在收到確認(rèn)幀前可連續(xù)發(fā)送若干個(gè)幀。發(fā)送端發(fā)送完一個(gè)幀后都要設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器，若超時(shí)仍未收到確認(rèn)幀，只需重傳該幀。接收端可接收序號(hào)落在接收窗口內(nèi)的任一數(shù)據(jù)幀。特點(diǎn)避免重發(fā)已正確接收的幀－>提高效率在接收端要設(shè)置具有相當(dāng)容量的緩存空間。2023/6/665選擇重發(fā)ARQ2023/6/666流量控制在數(shù)據(jù)鏈路層中另一個(gè)重要的設(shè)計(jì)問(wèn)題是，如果發(fā)送方發(fā)送幀的速度超過(guò)了接收方能夠接收這些幀的速度，則發(fā)送方該如何處理呢？常用的辦法基于反饋的流控制，接收方給發(fā)送方送回信息，允許它發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，或者至少也要告訴發(fā)送方它的情況怎么樣，如滑動(dòng)窗口法。2023/6/667滑動(dòng)窗口協(xié)議流量控制方法停止等待：用于半雙工鏈路滑動(dòng)窗口：用于全雙工鏈路發(fā)送端和接收端分別設(shè)定發(fā)送窗口和接收窗口。窗口控制的主要作用是在數(shù)據(jù)鏈路上限制發(fā)送幀的最大數(shù)目，通過(guò)設(shè)窗口的寬度值來(lái)實(shí)現(xiàn)。發(fā)送窗口用來(lái)對(duì)發(fā)送端進(jìn)行流量控制。2023/6/668滑動(dòng)窗口協(xié)議窗口寬度W在未收到確認(rèn)之前，發(fā)送端一次允許發(fā)送的最大幀數(shù)。發(fā)送序號(hào)N(S)發(fā)送第N(S)幀接收序號(hào)N(R)希望接收N(R)幀對(duì)N(R)以前幀的確認(rèn)W=2n1幀的序號(hào)長(zhǎng)nbit2023/6/66901234567012發(fā)送窗口WT不允許發(fā)送這些幀允許發(fā)送5個(gè)幀(a)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送4個(gè)幀WT已發(fā)送(b)01234567012不允許發(fā)送這些幀WT已發(fā)送(c)01234567012不允許發(fā)送這些幀還允許發(fā)送

3個(gè)幀WT已發(fā)送已發(fā)送并已收到確認(rèn)(d)2023/6/670接收端設(shè)置接收窗口接收窗口寬度為接收端未發(fā)送確認(rèn)前，可允許接收的最大幀數(shù)目。在接收端只有當(dāng)收到的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送序號(hào)落入接收窗口內(nèi)才允許將該數(shù)據(jù)幀收下。若接收到的數(shù)據(jù)幀落在接收窗口之外，則一律將其丟棄。在連續(xù)ARQ協(xié)議中，接收窗口的大小WR=1。只有當(dāng)收到的幀的序號(hào)與接收窗口一致時(shí)才能接收該幀。否則，就丟棄它。每收到一個(gè)序號(hào)正確的幀，接收窗口就向前（即向右方）滑動(dòng)一個(gè)幀的位置。同時(shí)發(fā)送對(duì)該幀的確認(rèn)。

2023/6/671不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收0號(hào)幀(a)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收

1號(hào)幀已收到(b)不允許接收這些幀01234567012WR準(zhǔn)備接收4號(hào)幀已收到(c)2023/6/672滑動(dòng)窗口的重要特性只有在接收窗口向前滑動(dòng)時(shí)（與此同時(shí)也發(fā)送了確認(rèn)），發(fā)送窗口才有可能向前滑動(dòng)。收發(fā)兩端的窗口按照以上規(guī)律不斷地向前滑動(dòng)，因此這種協(xié)議又稱為滑動(dòng)窗口協(xié)議。當(dāng)發(fā)送窗口和接收窗口的大小都等于1時(shí)，就是停止等待協(xié)議。

2023/6/673發(fā)送窗口的最大值當(dāng)用n個(gè)比特進(jìn)行編號(hào)時(shí)，若接收窗口的大小為1，則只有在發(fā)送窗口的大小WT

2n1時(shí)，連續(xù)ARQ協(xié)議才能正確運(yùn)行。例如，當(dāng)采用3bit編碼時(shí)，發(fā)送窗口的最大值是7而不是8。2023/6/674數(shù)據(jù)鏈路控制與協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路的基本功能數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議2023/6/675數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議的發(fā)展1974年，IBM

公司推出了面向比特的規(guī)程SDLC(SynchronousDataLinkControl)。后來(lái)ISO

把SDLC修改后稱為HDLC(High-levelDataLinkControl)，譯為高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制，作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO3309。CCITT則將HDLC再修改后稱為鏈路接入規(guī)程LAP(LinkAccessProcedure)。不久，HDLC的新版本又把LAP修改為L(zhǎng)APB，“B”表示平衡型(Balanced)，所以LAPB叫做鏈路接入規(guī)程(平衡型)。2023/6/676HDLC協(xié)議中通信站的類(lèi)型主站(Primarystation)控制整個(gè)數(shù)據(jù)鏈路的工作，主站能發(fā)出命令來(lái)確定和改變鏈路的狀態(tài)。次站(Secondarystation)在主站的控制下工作，只能做出響應(yīng)，主站與數(shù)據(jù)鏈路上每一次站保持一條獨(dú)立的邏輯鏈路。復(fù)合站(CombinedStation)兼有主站和次站的功能。2023/6/677不平衡結(jié)構(gòu)：由主、次站組成的鏈路*點(diǎn)－點(diǎn)式主站從站*多點(diǎn)式主站從站從站…從站*

適于把智能或半智能的終端連到計(jì)算機(jī)鏈路結(jié)構(gòu)2023/6/678平衡結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)復(fù)合站組成的鏈路。主站從站復(fù)合站復(fù)合站主站從站邏輯通道鏈路結(jié)構(gòu)2023/6/679數(shù)據(jù)傳送模式正常響應(yīng)模式(NormalResponseMode)主站可以發(fā)起對(duì)次站的數(shù)據(jù)傳送，而次站只有在主站詢問(wèn)時(shí)才能傳送數(shù)據(jù)，它適用于不平衡鏈路結(jié)構(gòu)。異步響應(yīng)模式(AsynchronousResponseMode)同樣適用于不平衡結(jié)構(gòu)，次站可以主動(dòng)地傳送數(shù)據(jù)。主站還保留鏈路的初始化、差錯(cuò)校正和邏輯拆線功能。異步平衡模式(AsynchronousBalancedMode)這是適用于平衡結(jié)構(gòu)的模式，任一復(fù)合站均可以主動(dòng)傳送數(shù)據(jù)。2023/6/680HDLC的幀結(jié)構(gòu)標(biāo)志字段F(Flag)：幀的開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志，用于幀同步控制。為6個(gè)連續(xù)1加上兩邊各一個(gè)0共8bit。在接收端只要找到標(biāo)志字段就可確定一個(gè)幀的位置。比特888可變168信息

Info標(biāo)志

F標(biāo)志

F地址

A控制

C幀檢驗(yàn)序列

FCS透明傳輸區(qū)間FCS檢驗(yàn)區(qū)間2023/6/681地址字段地址字段A是8bit。不平衡結(jié)構(gòu)：次站地址平衡結(jié)構(gòu)：應(yīng)答站地址特殊地址全1：廣播方式全0：無(wú)效地址2023/6/682控制字段的結(jié)構(gòu)2023/6/683信息幀、監(jiān)控幀和無(wú)編號(hào)幀信息幀：C字段第1位為0，用于完成數(shù)據(jù)傳送和捎帶確認(rèn)信息。監(jiān)控幀：C字段第1，2位為“10”，用于鏈路的流量控制和差錯(cuò)控制，只有接收序號(hào)，無(wú)發(fā)送序號(hào)。無(wú)編號(hào)幀：C字段第1，2位為“11”，用于鏈路的管理，無(wú)發(fā)送和接收序號(hào)。2023/6/684信息幀123456780N(S)P/FN(R)比特序號(hào)N(S)：發(fā)送幀序號(hào)，3bit N(R)：期望接收幀序號(hào)，3bitW=7 P/F：查詢/結(jié)束比特，在命令幀中，以P位出現(xiàn)，即查詢位；在響應(yīng)幀中，以F位出現(xiàn)，即結(jié)束位。NRM：P置1，對(duì)次站詢問(wèn)；F置1，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。ARM和ABM：P置1，迫使對(duì)方作響應(yīng)；F置1，對(duì)命令幀中P置1的應(yīng)答。傳送用戶數(shù)據(jù)，捎帶確認(rèn)。2023/6/685監(jiān)控幀1234567810SP/FN(R)比特序號(hào)N(R)：期望接收幀序號(hào) P/F：探詢/終止比特2023/6/686無(wú)編號(hào)幀不帶序號(hào)，不會(huì)改變有序號(hào)幀的交互次序。無(wú)編號(hào)幀在HDLC中主要起控制作用，可以分為命令幀和響應(yīng)幀。SABM：置異步平衡模式SNRM：置正常響應(yīng)模式SARM：置異步響應(yīng)模式DISC：拆鏈UA：無(wú)編號(hào)幀確認(rèn)2023/6/687其他字段數(shù)據(jù)字段

鏈路所要傳送的實(shí)際信息。幀檢驗(yàn)序列FCS字段共16bit。所檢驗(yàn)的范圍是從地址字段的第一個(gè)比特起，到信息字段的最末一個(gè)比特為止。2023/6/688HDLC的運(yùn)行鏈路建立階段數(shù)據(jù)傳送階段鏈路拆除階段2023/6/689HDLC的運(yùn)行2023/6/690HDLC的運(yùn)行2023/6/691HDLC在電信網(wǎng)中的應(yīng)用LAPB平衡鏈路接入程序，是X.25網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。LAPDD通道鏈路接入程序，是ISDN用戶-網(wǎng)絡(luò)接口第二層協(xié)議。LAPF幀中繼數(shù)據(jù)鏈路層接入?yún)f(xié)議。LAPV5接入網(wǎng)V5接口數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。PPP點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議，是為在點(diǎn)到點(diǎn)的物理網(wǎng)絡(luò)承載IP業(yè)務(wù)而增加的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。LLC/MAC局域網(wǎng)的邏輯鏈路控制/媒體訪問(wèn)控制協(xié)議，是局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。2023/6/692因特網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP

PPP

(Point-to-PointProtocol)協(xié)議是為在點(diǎn)到點(diǎn)的物理網(wǎng)絡(luò)承載IP業(yè)務(wù)而增加的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。點(diǎn)到點(diǎn)的物理網(wǎng)絡(luò)只提供物理層承載業(yè)務(wù)，但沒(méi)有第二層協(xié)議的支持，物理鏈路無(wú)法傳送數(shù)據(jù)。PPP協(xié)議提供了一種在點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路上封裝多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)的方法。2023/6/693用戶撥號(hào)入網(wǎng)的示意圖路由器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器因特網(wǎng)服務(wù)提供者(ISP)用戶家庭撥號(hào)電話線使用TCP/IP的

PPP連接使用TCP/IP的客戶進(jìn)程路由選擇進(jìn)程至因特網(wǎng)…PC機(jī)2023/6/694PPP協(xié)議PPP協(xié)議有三個(gè)組成部分

一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。（簡(jiǎn)化的HDLC，幀頭、幀尾、鏈路層校驗(yàn)）鏈路控制協(xié)議LCP(LinkControlProtocol)：數(shù)據(jù)鏈路的建立、配置和測(cè)試。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP(NetworkControlProtocol)：建立、配置不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。2023/6/695PPP協(xié)議的幀格式標(biāo)志字段

F

仍為0x7E。地址字段

A

只置為0xFF?？刂谱侄?/p>

C

通常置為0x03。PPP是面向字節(jié)的，所有的PPP

幀的長(zhǎng)度都是整數(shù)字節(jié)。2023/6/696PPP協(xié)議的幀格式PPP有一個(gè)2個(gè)字節(jié)的協(xié)議字段。當(dāng)協(xié)議字段為0x0021時(shí)，PPP幀的信息字段就是IP數(shù)據(jù)報(bào)。若為0xC021,則信息字段是PPP鏈路控制數(shù)據(jù)。若為0x8021，則表示這是網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)。

IP數(shù)據(jù)報(bào)1211字節(jié)12不超過(guò)1500字節(jié)PPP幀先發(fā)送7EFF03FACFCSF7E協(xié)議信息部分首部尾部2023/6/697PPP協(xié)議的工作過(guò)程當(dāng)用戶撥號(hào)接入ISP時(shí)，路由器的調(diào)制解調(diào)器對(duì)撥號(hào)做出確認(rèn)，并建立一條物理連接。發(fā)起方發(fā)LCP幀建數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路建好，LCP有鏈路驗(yàn)證階段。然后發(fā)起方用NCP幀選網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。通信，鏈路一直保持到用LCP或NCP幀關(guān)閉。通信完畢時(shí)，NCP釋放網(wǎng)絡(luò)層連接，收回原來(lái)分配出去的IP地址。接著，LCP釋放數(shù)據(jù)鏈路層連接。最后釋放的是物理層的連接。2023/6/698公用網(wǎng)(電話網(wǎng)/ISDN)網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器撥號(hào)線路撥號(hào)客戶InternetIP通信開(kāi)始發(fā)呼，線路連接利用LCP建立鏈路及確定參數(shù)利用認(rèn)證協(xié)議進(jìn)行用戶認(rèn)證利用NCP進(jìn)行協(xié)商用戶撥號(hào)上網(wǎng)過(guò)程2023/6/699第3章廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)鏈路控制與協(xié)議數(shù)據(jù)子網(wǎng)提供的服務(wù)路由選擇擁塞控制X.25分組交換網(wǎng)幀中繼網(wǎng)2023/6/6100數(shù)據(jù)子網(wǎng)提供的服務(wù)數(shù)據(jù)子網(wǎng)的概念數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路2023/6/6101數(shù)據(jù)子網(wǎng)的分類(lèi)數(shù)據(jù)子網(wǎng)根據(jù)其數(shù)據(jù)鏈路類(lèi)型不同，可以分為廣播類(lèi)型的數(shù)據(jù)子網(wǎng)，即局域網(wǎng)，以及交換式數(shù)據(jù)子網(wǎng)，即廣域網(wǎng)。2023/6/6102局域網(wǎng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來(lái)，應(yīng)用在有限地理范圍之內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它提供的是一種不可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)，數(shù)據(jù)的傳送采用無(wú)確認(rèn)，無(wú)連接的方式。2023/6/6103廣域網(wǎng)當(dāng)主機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)，使用廣域網(wǎng)進(jìn)行通信。廣域網(wǎng)由一些節(jié)點(diǎn)交換機(jī)以及連接這些交換機(jī)的鏈路組成。節(jié)點(diǎn)交換機(jī)執(zhí)行將分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的功能，連接廣域網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的鏈路都是高速鏈路。異地局域網(wǎng)通過(guò)路由器與廣域網(wǎng)相連，組成一個(gè)覆蓋范圍很廣的互聯(lián)網(wǎng)。2023/6/6104局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)局域網(wǎng)使用的協(xié)議主要在數(shù)據(jù)鏈路層。廣域網(wǎng)的協(xié)議除了數(shù)據(jù)鏈路層以外，還要完成子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)。2023/6/6105由不同類(lèi)型子網(wǎng)組成的互聯(lián)網(wǎng)2023/6/6106互聯(lián)網(wǎng)和廣域網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)的最主要特征是不同網(wǎng)絡(luò)的

“互連”，互聯(lián)網(wǎng)必須用路由器來(lái)連接。廣域網(wǎng)指的是單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)，它使用節(jié)點(diǎn)交換機(jī)連接各主機(jī)而不是用路由器來(lái)連接各網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)交換機(jī)和路由器二者都是用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組，工作原理相似，區(qū)別是節(jié)點(diǎn)交換機(jī)是在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組，而路由器是在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)中轉(zhuǎn)發(fā)分組。2023/6/6107數(shù)據(jù)子網(wǎng)提供的服務(wù)數(shù)據(jù)子網(wǎng)的概念數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路2023/6/6108數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路廣域數(shù)據(jù)子網(wǎng)的最高層就是網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層為接在網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)所提供的服務(wù)可以有兩大類(lèi)，即無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這兩種服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)就是通常所說(shuō)的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)和虛電路服務(wù)。數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)都可接收主機(jī)發(fā)送的分組，網(wǎng)絡(luò)為每個(gè)分組獨(dú)立地選擇路由，網(wǎng)絡(luò)只是盡最大努力地將分組交付給目的主機(jī)，對(duì)源主機(jī)沒(méi)有任何承諾，不保證所傳送的分組不丟失，也不保證按源主機(jī)發(fā)送分組的先后順序以及在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)必須將分組交付給目的主機(jī)。虛電路數(shù)據(jù)通信過(guò)程同樣需要電路建立、數(shù)據(jù)傳送、電路拆除三個(gè)階段，但和電路交換不同之處在于呼叫后在兩個(gè)數(shù)據(jù)站之間建立起來(lái)的是一條虛擬電路。分組在虛電路上傳輸時(shí)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上同樣要經(jīng)歷存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程。2023/6/6109312312A124356CB分組121212123333數(shù)據(jù)報(bào)A124356CB分組虛電路數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路2023/6/61102023/6/6111第3章廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)鏈路控制與協(xié)議數(shù)據(jù)子網(wǎng)提供的服務(wù)路由選擇擁塞控制X.25分組交換網(wǎng)幀中繼網(wǎng)2023/6/6112路由選擇路由優(yōu)化原則路由選擇策略2023/6/6113路由選擇功能路由選擇是依據(jù)某種算法，選擇最佳傳輸路由將分組送達(dá)目的地的過(guò)程。子網(wǎng)內(nèi)部使用了數(shù)據(jù)報(bào)，節(jié)點(diǎn)必須針對(duì)每一個(gè)到達(dá)的數(shù)據(jù)分組重新選擇路徑；如子網(wǎng)內(nèi)部使用了虛電路，則只有當(dāng)一個(gè)新的虛電路被建立起來(lái)的時(shí)候，才需要確定路由路徑。分組網(wǎng)中的路由選擇是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的主要功能之一，它是由網(wǎng)絡(luò)層的軟件來(lái)完成的。路由選擇算法必須要做到:正確性、簡(jiǎn)單性、健壯性、穩(wěn)定性、公平性和最優(yōu)性。2023/6/6114路由選擇標(biāo)準(zhǔn)最小跳數(shù)路由通常路由選擇是基于某些性能評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的。最簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)是選擇經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的最小跳數(shù)路由（途經(jīng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量最少）。這是一種很容易測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)，并且能夠使網(wǎng)絡(luò)資源的消耗最少。最小費(fèi)用路由將最小跳數(shù)標(biāo)準(zhǔn)推廣到一般情況即是最小費(fèi)用的路由選擇。在這種情況下，每條鏈路都具有一個(gè)相應(yīng)的費(fèi)用，所尋找的是任意一對(duì)相連節(jié)點(diǎn)之間的費(fèi)用最小的路由。

2023/6/6115路由選擇示例從節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)6的最短路徑（最少跳數(shù)）是1-3-6（費(fèi)用

=

5

+

5

=

10），但是最小費(fèi)用路徑是1-4-5-6（費(fèi)用

=

1

+

1

+

2

=

4）。2023/6/6116路由選擇路由優(yōu)化原則路由選擇策略2023/6/6117路由選擇方法固定式路由選擇洪泛路由選擇隨機(jī)路由選擇自適應(yīng)路由選擇獨(dú)立適應(yīng)型分布適應(yīng)型集中適應(yīng)型2023/6/6118固定式路由選擇固定式路由選擇為網(wǎng)絡(luò)中的每一對(duì)源和目的節(jié)點(diǎn)選擇一條永久的路由。這些路由是固定的，只有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，它們才有可能改變。固定式路由選擇需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)中心路由選擇矩陣，它可能保存在網(wǎng)絡(luò)的控制中心。該矩陣指出每一對(duì)源和目的節(jié)點(diǎn)的路由途中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)。從這張完整的矩陣中，可以產(chǎn)生許多路由表，并保存在各個(gè)節(jié)點(diǎn)中。使用固定式路由選擇，數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路在路由選擇時(shí)沒(méi)有區(qū)別。2023/6/6119固定路由選擇2136452023/6/6120路由表的生成節(jié)點(diǎn)獲得所在域的拓?fù)鋱D。計(jì)算任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑。D算法：某節(jié)點(diǎn)到所有其它節(jié)點(diǎn)的最短路徑。F算法：任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的最短路徑。確定所有節(jié)點(diǎn)的路由表。2023/6/6121一個(gè)路由表的實(shí)例1#10.0.0.0路由器A2#20.0.0.0路由器B3#30.0.0.04#40.0.0.0路由器C10.0.0.120.0.0.130.0.0.130.0.0.240.0.0.120.0.0.2路由表目的網(wǎng)絡(luò)下一跳地址10.0.0.0直接轉(zhuǎn)發(fā)20.0.0.030.0.0.040.0.0.0直接轉(zhuǎn)發(fā)20.0.0.220.0.0.2路由表目的網(wǎng)絡(luò)下一跳地址20.0.0.0直接轉(zhuǎn)發(fā)30.0.0.010.0.0.040.0.0.0直接轉(zhuǎn)發(fā)20.0.0.130.0.0.22023/6/6122洪泛路由選擇這種技術(shù)不需要任何網(wǎng)絡(luò)信息，一個(gè)分組由源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到與其相鄰的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上。在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，收到的分組再次被傳輸?shù)匠纸M到達(dá)時(shí)所經(jīng)過(guò)的鏈路以外的所有輸出鏈路。2023/6/6123洪泛路由選擇2023/6/6124洪泛式路由選擇的屬性不論發(fā)生了什么樣的鏈路或節(jié)點(diǎn)的損壞，只要源站和目的站之間存在至少有一條路徑，那么分組必然會(huì)到達(dá)目的。因?yàn)樗械穆酚啥急粐L試過(guò)，因此，該分組至少有一個(gè)副本使用的是最小跳數(shù)路由到達(dá)目的。所有直接或間接地與源節(jié)點(diǎn)相連的節(jié)點(diǎn)全部都被訪問(wèn)到。2023/6/6125隨機(jī)路由選擇隨機(jī)路出選擇具有洪泛法的簡(jiǎn)單性和穩(wěn)健性，并且具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于洪泛法的通信量負(fù)荷。使用隨機(jī)路由選擇時(shí)，為了重傳收到的分組，節(jié)點(diǎn)只選擇一條輸出鏈路。這條輸出鏈路是從除了分組到達(dá)所經(jīng)過(guò)的那條鏈路之外的其他鏈路中隨機(jī)選中的。這種技術(shù)的改良方法是為每條輸出鏈路分配一個(gè)概率，并根據(jù)這個(gè)概率來(lái)選擇鏈路。這個(gè)概率有可能是基于數(shù)據(jù)率的。2023/6/6126其中，Pi為選擇鏈路i的概率，Rj為鏈路j的數(shù)據(jù)率，式中的總和指的是所有候選的輸出鏈路的數(shù)據(jù)率總和。2023/6/6127自適應(yīng)路由選擇事實(shí)上在所有的分組交換網(wǎng)絡(luò)中，都使用了某種形式的自適應(yīng)路由選擇技術(shù)，影響路由選擇判決的主要條件有故障和擁塞。要使自適應(yīng)路由選擇成為可能，就必須在節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間交換有關(guān)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的信息。與固定路由選擇相比，使用自適應(yīng)路由選擇因判決更加復(fù)雜，而增加了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的處理負(fù)擔(dān)。2023/6/6128獨(dú)立式自適應(yīng)型根據(jù)本節(jié)點(diǎn)各路由的信息來(lái)控制路由選擇。隊(duì)列長(zhǎng)度最短隊(duì)列長(zhǎng)度＋偏向值最小2023/6/6129分布式自適應(yīng)路由節(jié)點(diǎn)周期性地獲得相鄰節(jié)點(diǎn)的路由信息，并據(jù)此更新自己的路由。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，將信息通知所在區(qū)域的所有節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)新的拓?fù)洌匦掠?jì)算路由。2023/6/6130分布式自適應(yīng)路由選擇分布式自適應(yīng)路由選擇假設(shè)要選擇從節(jié)點(diǎn)1到5的路由：和節(jié)點(diǎn)1相鄰的節(jié)點(diǎn)為2，3，4D12+D25=2+3=5msD13+D35=3+1=4msD14+D45=1+1=2ms所以節(jié)點(diǎn)1選擇的下一節(jié)點(diǎn)為42023/6/6131分層式選路將節(jié)點(diǎn)分成多個(gè)區(qū)域。路由表的表項(xiàng)大大減少。層數(shù)L=㏒2n,n為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)。2023/6/6132分層式選路area1area3area2area4area5A1B1C1A2B2C2D2A3B3A4B4C4A5B5C5D5F52023/6/6133第3章廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)鏈路控制與協(xié)議數(shù)據(jù)子網(wǎng)提供的服務(wù)路由選擇擁塞控制X.25分組交換網(wǎng)幀中繼網(wǎng)2023/6/6134擁塞控制擁塞控制的意義擁塞控制的作用擁塞控制的一般方法擁塞控制與流量控制的關(guān)系2023/6/6135

擁塞控制的概念在某段時(shí)間，若對(duì)網(wǎng)絡(luò)中某資源的需求超過(guò)了該資源所能提供的可用部分，網(wǎng)絡(luò)的性能就要變壞——產(chǎn)生擁塞(congestion)。出現(xiàn)資源擁塞的條件：對(duì)資源需求的總和>可用資源若網(wǎng)絡(luò)中有許多資源同時(shí)產(chǎn)生擁塞，網(wǎng)絡(luò)的性能就要明顯變壞，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量將隨輸入負(fù)荷的增大而下降。2023/6/6136死鎖（deadlock）存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖直接間接報(bào)文重裝死鎖2023/6/6137直接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖兩個(gè)節(jié)點(diǎn)彼此的所有緩沖區(qū)都裝滿了等待輸出到對(duì)方的分組，造成兩節(jié)點(diǎn)既不能接收也不能發(fā)送分組的現(xiàn)象。例如,A節(jié)點(diǎn)的所有緩沖區(qū)裝滿了等待輸出到B節(jié)點(diǎn)的分組,而B(niǎo)節(jié)點(diǎn)的所有緩沖區(qū)也全部裝滿了等待輸出到A節(jié)點(diǎn)的分組;此時(shí),A節(jié)點(diǎn)不能從B節(jié)點(diǎn)接收分組,B節(jié)點(diǎn)也不能從A節(jié)點(diǎn)接收分組,從而造成兩節(jié)點(diǎn)間的死鎖。當(dāng)每個(gè)分組到達(dá)對(duì)方時(shí)，由于沒(méi)有地方存放，只好被丟棄。發(fā)送分組的一方因收不到對(duì)方發(fā)來(lái)的確認(rèn)信息，只能將發(fā)送過(guò)的分組依然保存在自己節(jié)點(diǎn)的緩存中。這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)就這樣一直互相僵持著，誰(shuí)也無(wú)法成功地發(fā)送出一個(gè)分組。

2023/6/6138間接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖

在一組節(jié)點(diǎn)之間，某節(jié)點(diǎn)的所有緩沖區(qū)都裝滿了等待輸出到下一節(jié)點(diǎn)的分組，這種情況依次傳遞構(gòu)成循環(huán)，造成多節(jié)點(diǎn)間的死鎖。例如，A節(jié)點(diǎn)企圖向B節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組、B節(jié)點(diǎn)企圖向C節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組、而C節(jié)點(diǎn)又企圖向A節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組,但此時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都無(wú)空閑緩沖區(qū)用于接收分組,這種情形稱做間接存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)死鎖。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)處于死鎖狀態(tài)時(shí),所有與之相連的鏈路將被完全擁塞。

2023/6/6139重裝死鎖(reassemblydeadlock)舉例A4A2A1B3C1B1B2C3B4A3C2路由器P路由器Q路由器R主機(jī)H報(bào)文A、B和C經(jīng)過(guò)路由器P、Q和R發(fā)往主機(jī)H。每一報(bào)文由4個(gè)分組構(gòu)成。每個(gè)路由器的緩存只能容納4個(gè)分組。路由器R已為報(bào)文A預(yù)留了4個(gè)分組的緩存。由于分組A3還未到達(dá)，所以目前還不能交付給主機(jī)H。分組A3

暫存于路由器P的緩存中，它無(wú)法轉(zhuǎn)發(fā)到路由器Q，因?yàn)槁酚善鱍的緩存已全占滿了。2023/6/6140擁塞的原因網(wǎng)絡(luò)擁塞往往是由許多因素引起的，如當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)緩存的容量太小時(shí)，到達(dá)該節(jié)點(diǎn)的分組因無(wú)存儲(chǔ)空間暫存而不得不被丟棄。又如，處理機(jī)處理的速率太慢可能引起網(wǎng)絡(luò)的擁塞。2023/6/6141擁塞控制擁塞控制的意義擁塞控制的作用擁塞控制的一般方法擁塞控制與流量控制的關(guān)系2023/6/6142擁塞控制的作用衡量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)有兩個(gè)，一是網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，另一個(gè)是分組的平均時(shí)延。圖中的橫坐標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，代表單位時(shí)間內(nèi)輸入給網(wǎng)絡(luò)的分組數(shù)目；縱坐標(biāo)是吞吐量，代表單位時(shí)間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)輸出的分組數(shù)目。具有理想擁塞控制的網(wǎng)絡(luò)，在吞吐量飽和之前，網(wǎng)絡(luò)吞吐量應(yīng)等于提供的負(fù)載，故吞吐量曲線是45°的斜線。但當(dāng)提供的負(fù)載超過(guò)某一限度時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)資源受限，吞吐量不再增長(zhǎng)而保持為水平線，即吞吐量達(dá)到飽和。2023/6/6143擁塞控制所起的作用提供的負(fù)載吞吐量理想的擁塞控制擁塞死鎖（吞吐量=0）無(wú)擁塞控制實(shí)際的擁塞控制輕度擁塞02023/6/6144擁塞控制擁塞控制的意義擁塞控制的作用擁塞控制的一般方法擁塞控制與流量控制的關(guān)系2023/6/6145擁塞控制一般方法從原理上講，尋找擁塞控制的方